本發(fā)明涉及多孔徑成像，尤其涉及用于多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的高精度測量裝置及調(diào)節(jié)標定方法。

背景技術(shù)：

1、多孔徑成像探測是一種新興的成像探測技術(shù)，此技術(shù)將多個單孔徑成像系統(tǒng)按照一定的幾何布局進行排布，可以采用多個孔徑間相干探測的方法，提高成像分辨率；也可以通過不同孔徑間視場拼接的方法，增大成像視場；還可以通過不同孔徑使用不同的探測波段，實現(xiàn)更寬光譜范圍的成像。

2、在多孔徑成像系統(tǒng)裝調(diào)階段，為實現(xiàn)對多孔徑視軸的高精度裝調(diào)，通常使用可包絡(luò)所有多孔徑成像入瞳的大口徑平行光管作為基準光源，精密調(diào)節(jié)各個成像視軸，使各探測視軸之間保持微弧度量級的精度。然而在使用過程中經(jīng)歷力學、溫度環(huán)境后，各個孔徑成像視軸很難保持高精度的相對視軸關(guān)系，影響相干成像或視場拼接成像能力，需要經(jīng)常進行視軸的高精度測量和標定。

3、然而，由于大口徑平行光管體積龐大笨重，價格昂貴，難以便捷地隨多孔徑成像系統(tǒng)在使用場地進行標定保障?；诖?，提出一種具有重量輕、易移動，且具備自標定功能的多孔徑視軸偏差高精度測量裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述已有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明旨在提供一種用于多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的高精度測量裝置及調(diào)節(jié)標定方法，利用多個分立光學元件與大口徑平面反射鏡進行組合，克服了現(xiàn)有測量裝置的體積龐大與價格昂貴的缺陷，便于在多孔徑成像系統(tǒng)使用場地開展視軸偏差標定測量，實現(xiàn)了多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的精確測量以及多孔徑成像光軸的高精度標定的目的。

2、為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明公開的第一方面的技術(shù)方案為：用于多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的高精度測量裝置，包括設(shè)置在同一平面上的光軸偏差調(diào)節(jié)部件和多孔徑成像系統(tǒng)，多孔徑成像系統(tǒng)位于光軸偏差調(diào)節(jié)部件的反射光路的一側(cè)，通過光軸偏差調(diào)節(jié)部件對多孔徑成像系統(tǒng)的光軸偏差進行測量與標定。

4、作為上述方案的進一步優(yōu)選方案：光軸偏差調(diào)節(jié)部件包括準直光源、多個分光元件、大口徑平面反射鏡和光斑采集分析器件，其中：

5、多個分光元件包括n1、n2…ni，多個分光元件之間相互平行且在橫向與準直光源位于同一軸線，其在縱向與多孔徑成像系統(tǒng)位于同一軸線；

6、準直光源的一部分出射光束經(jīng)n1依次透射至n2、…ni，其另一部分出射光束經(jīng)n1、n2…ni反射至多孔徑成像系統(tǒng)；

7、光斑采集分析器件與多孔徑成像系統(tǒng)中孔徑一的光軸同軸設(shè)置，兩者光軸偏差小于10微弧度；

8、大口徑平面反射鏡安裝在安裝基板上且位于多個分光元件與多孔徑成像系統(tǒng)之間。

9、進一步的優(yōu)選方案為：每個分光元件均通過二維調(diào)節(jié)鏡架安裝在安裝基板上，且分光元件的反射光與透射光的波前變化小于λ/10。

10、作為上述技術(shù)方案的進一步優(yōu)選方案：光斑采集分析器件包括分析部件和采集器，分析部件設(shè)置在多個分光元件遠離多孔徑成像系統(tǒng)的一側(cè)，且分析部件的光軸與孔徑一的光軸接近同軸設(shè)置，采集器為上位機，其與分析部件之間通信連接。

11、進一步地，分析部件包括面陣光電探測器和聚焦透鏡，聚焦透鏡位于多個分光元件與面陣光電探測器之間，面陣光電探測器與采集器之間通信連接。

12、作為上述技術(shù)方案的進一步優(yōu)選方案：孔徑i的光軸相當于孔徑一的偏差為：

13、δα1i＝δα1-δαi

14、δβ1i＝δβ1-δβi

15、式中：δα1i、δβ1i分別表示孔徑i相對孔徑一的光軸的俯仰角和方位角偏差，δα1、δβ1分別表示孔徑一光軸相對分析部件光軸的俯仰角和方位角偏差；δαi、δβi分別表示孔徑i光軸相對分析部件光軸的俯仰角和方位角偏差。

16、本發(fā)明公開的第二方面的技術(shù)方案為：用于多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的高精度調(diào)節(jié)標定方法，包括以下步驟：

17、s1：調(diào)節(jié)n1的俯仰和角向位置，使得準直光源經(jīng)過n1元件反射后入射至孔徑一，成像于孔徑一的焦平面中心位置；

18、s2：在安裝基板上安裝大口徑平面反射鏡并進行調(diào)節(jié)，使經(jīng)大口徑平面反射鏡反射后的光束沿原路依次返回n1，經(jīng)n1透射后，通過聚焦透鏡聚焦至其焦點處；

19、s3：將面陣光電探測器調(diào)節(jié)至聚焦透鏡的焦平面上，記錄n1的光斑質(zhì)心位置(δx1,δy1)；

20、s4：遮擋經(jīng)n1反射至大口徑平面反射鏡的光束，通過調(diào)節(jié)n2的俯仰和角向位置，使得經(jīng)n2反射至大口徑平面反射鏡后，再經(jīng)大口徑平面反射鏡反射、n2反射、n1反射后，返回分析部件的光斑質(zhì)心位置也位于(δx1,δy1)，依次遮擋經(jīng)n2…ni-1反射至大口徑平面反射鏡的光束，調(diào)節(jié)ni的俯仰和角向位置，使得經(jīng)ni反射后，經(jīng)大口徑平面反射鏡反射，依次經(jīng)ni-1反射，返回到分析部件的光斑質(zhì)心位置(δx1,δy1)；

21、s5：撤掉大口徑平面反射鏡，使經(jīng)ni反射出的光束分別入射至孔徑i，并在對應的成像焦平面上得到光斑質(zhì)心(δcx1,δcy1)，測得孔徑i的成像系統(tǒng)光軸為：

22、δαi＝δcxi/fi

23、δβi＝δcyi/fi

24、式中：δαi、δβi分別表示孔徑i光軸相對分析部件光軸的俯仰角和方位角偏差；fi表示孔徑i的焦距；

25、s6：根據(jù)孔徑i的成像系統(tǒng)光軸，得到其余孔徑成像系統(tǒng)的光軸相對于孔徑一的光軸偏差(δα1i、δβ1i)。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下有益效果：

27、1、本發(fā)明的測量裝置采用多個分光元件與大口徑平面反射鏡的組合，對多孔徑成像系統(tǒng)的光軸偏差進行高精度測量與調(diào)節(jié)標定，具有重量輕、易移動以及自標定功能(即使得n1、n2…ni出射的光束平行)，避免了現(xiàn)有測量設(shè)備體積龐大且笨重等缺陷，便于在多孔徑成像系統(tǒng)使用場地開展視軸偏差標定測量。

28、2、本發(fā)明的調(diào)節(jié)標定方法利用大口徑平面反射鏡完全包絡(luò)多孔徑成像系統(tǒng)的光軸，通過調(diào)節(jié)大口徑平面反射鏡的傾斜角度，使經(jīng)過n1反射后的光束經(jīng)原路返回n1并經(jīng)n1透射后，經(jīng)聚焦透鏡將光束聚焦至焦點處，將面陣光電探測器調(diào)節(jié)至聚焦透鏡的焦平面上，使光斑質(zhì)心位置接近面陣光電探測器的中心坐標，實現(xiàn)初步光路調(diào)節(jié)，再依次遮擋n1、n2…ni，并經(jīng)過調(diào)整每個分光元件的俯仰和角向位置，使得其余分光元件的光斑質(zhì)心位置均位于與n1的光斑質(zhì)心相同的位置處，由此保證每個分光元件的光軸偏差均在測量誤差范圍內(nèi)，對多孔徑成像系統(tǒng)的光軸偏差實現(xiàn)合理標定。

技術(shù)特征：

1.用于多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的高精度測量裝置，其特征在于，包括設(shè)置在同一平面上的光軸偏差調(diào)節(jié)部件(1)和多孔徑成像系統(tǒng)(2)，多孔徑成像系統(tǒng)(2)位于光軸偏差調(diào)節(jié)部件(1)的反射光路的一側(cè)，通過光軸偏差調(diào)節(jié)部件(1)對多孔徑成像系統(tǒng)(2)的光軸偏差進行測量與標定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的高精度測量裝置，其特征在于，光軸偏差調(diào)節(jié)部件(1)包括準直光源(11)、多個分光元件(12)、大口徑平面反射鏡(13)和光斑采集分析器件(14)，其中：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的高精度測量裝置，其特征在于，分光元件(12)通過二維調(diào)節(jié)鏡架調(diào)節(jié)其傾斜角度，且分光元件(12)的反射光與透射光的波前變化小于λ/10。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的高精度測量裝置，其特征在于，光斑采集分析器件(14)包括分析部件和采集器，分析部件設(shè)置在多個分光元件(12)遠離多孔徑成像系統(tǒng)(2)的一側(cè)，且分析部件的光軸與孔徑一的光軸同軸設(shè)置，采集器與分析部件之間通信連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的高精度測量裝置，其特征在于，分析部件包括面陣光電探測器(141)和聚焦透鏡(142)，聚焦透鏡(142)位于多個分光元件(12)與面陣光電探測器(141)之間，面陣光電探測器(141)與采集器之間通信連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的高精度測量裝置，其特征在于，多孔徑成像系統(tǒng)(2)的孔徑i的光軸相對于孔徑一(21)的偏差為：

7.用于多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的高精度調(diào)節(jié)標定方法，其特征在于，該方法用于對權(quán)利要求1-6中任一項所述的測量裝置進行調(diào)節(jié)標定以及光軸偏差測試，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明為用于多孔徑成像系統(tǒng)光軸偏差的高精度測量裝置及調(diào)節(jié)標定方法，屬于多孔徑成像技術(shù)領(lǐng)域。針對目前的測量裝置存在體積龐大笨重且價格昂貴等問題，本發(fā)明包括安裝基板以及光軸偏差調(diào)節(jié)部件，多孔徑成像系統(tǒng)位于光軸偏差調(diào)節(jié)部件的反射光路一側(cè)，光軸偏差調(diào)節(jié)部件包括準直光源、多個分光元件、大口徑平面反射鏡和光斑采集分析器件，利用大口徑平面反射鏡完全包絡(luò)多孔徑成像系統(tǒng)的光軸，調(diào)節(jié)大口徑平面反射鏡，使經(jīng)過N<subgt;1</subgt;反射后的光束返回并經(jīng)N<subgt;1</subgt;透射，再聚焦至聚焦透鏡的焦點處，使光斑質(zhì)心接近面陣光電探測器的中心坐標，同理使其他經(jīng)N<subgt;i</subgt;反射后的光斑質(zhì)心均位于與N<subgt;1</subgt;光斑質(zhì)心相同的位置處，從而實現(xiàn)對多孔徑成像系統(tǒng)的光軸偏差的標定。

技術(shù)研發(fā)人員：劉文廣,陳金寶,周瓊,閆寶珠,劉鵬飛,張漢偉,張江彬
受保護的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9